آردوینو موقعیت یاب GPS پروژه های آردوینو

کار با ماژول‌های GPS شرکت U-BLOX: قسمت دوزادهم پروژه ردیاب با Neo8MN

gps-tutorial-step-twelve-neo8mn-ublox-car-tracker-digispark
نوشته شده توسط معین صابری

در دوازدهمین قسمت از مجموعه آموزش های راه اندازی و کار با ماژول GPS مدل NEO8MN، قسمت دوازدهم را به اجرای پروژه ردیاب با Neo8MN اختصاص می دهیم. در این پروژه قصد داریم تا توسط ماژول Neo8MN، به طراحی و پیاده سازی یک ردیاب با قابلیت تعیین موقعیت لحظه ای متحرک بپردازیم. در این سیستم داده ها به کمک پیامک، به کاربر ارسال می شوند. بدین ترتیب بدون محدودیت فاصله، می توان از موقعیت از راه دور آگاه شد. جهت دریافت موقیعت از طریق پیامک، از ماژول سیم کارت SIM800L بهره می گیریم.

ماژول سیم کارت SIM800L احتمالا نام آن را زیاد شنیده اید، یک ماژول فوق العاده کلیدی و کاربردی در ارتباطات مخابراتی است. این ماژول می تواند به شبکه موبایلی کشور متصل شده و همانند یک تلفن همراه، به برقراری ارتباط بپردازد. در این پروژه نیز ارین ماژول نقش واسط بین کاربر و گیرنده GPS را برعهده دارد؛ به صورتیکه این ماژول داده های دریافتی از ماژول GPS را از طریق پیامک به کاربر ارسال می نماید. این داده ها شامل طول و عرض جغرافیایی که موقعیت متحرک را نشان می دهد، خواهد بود. در ادامه این آموزش، با مرجع تخصصی رزبری پای و آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک، همراه باشید.

 


تحلیل عملکرد سیستم ردیاب بخش نخست کلیات


همانطور که پیشتر گفته شد، در پروژه ردیاب با Neo8MN قصد داریم تا به کمک دو ماژول مخابراتی، یک ردیاب بسازیم. در قسمت واحد مخابراتی ماهواره ای، داده ها از ماهواره های GPS  دریافت می گردد. داده های مورد استفاده در این پروژه طول و عرض جغرافیایی هستند. طول و عرض جغرافیایی دو پارامتر جهت تعیین موقعیت فیزیکی یک جسم در کره زمین است. در طرف دیگر، ماژول مخابراتی سیم کارت وظیفه تبادل داده ها از طریق پیامک به کاربر را برعهده دارد.

پروژه ردیاب با ماژول gps مدل Noe8MN - دیجی اسپارک

 

در کنار این، پروژه ردیاب با Neo8MN نیاز به یک پردازنده مرکزی دارد. در این جا ما از برد آردوینو UNO استفاده نمودیم. این برد داده های دریافتی از سوی ماژول GPS را دریافت می کند. این داده ها که در قالب پکت های NMEA ارسال می شوند.، ابتدا پردازش خواهند شد. سپس در ادامه، طول و عرض جغرافیایی توسط آردوینو استخراج می گردد. در طرف دیگر، داده های ارسالی از سوی ماژول SIM800L توسط آردوینو باید پردازش گردد. در این پروژه هرگاه با شماره سیم کارت درون ماژول تماس گرفته شد، تماس قطع شده و سپس با دریافت اطلاعات از GPS، طول و عرض جغرافیایی در قالب یک لینک گوگل، به کاربر پیامک خواهد شد. در قسمت بعدی به طور جامع تر راجع به نقش و وظیفه هر قطعه، خواهیم پرداخت.

 


داده ها در پروژه ردیاب با Neo8MN آردوینو


در قسمت قبل ساز و کار کلی پروژه و مکانیزم عملکرد را مشاهده نمودیم. در این قسمت به طور خاص تر به نقش GPS و نحوه دریافت داده های آن توسط آردوینو می پردازیم. همانطور که اطلاع دارید، ماژول GPS مدل NEO8MN داده های خود را از طریق رابط سریال UART به خروجی انتقال می دهد. از طرف دیگر، برد آردوینو دارای پورت سریال سخت افزاری است. در کنار این، برد آدروینو می تواند از طریق کتابخانه SoftwareSerial، بر روی پایه های دلخواه سریال نرم افزاری ایجاد نماید. بدین ترتیب ارتباط بین ماژول و آدروینو برقرار می گردد.

ارتباط سریال عملکرد سیستم ردیاب دریافت داده GPS توسط آردوینو - دیجی اسپارک

 

در طرف دیگر به کمک کتابخانه TinyGPSPlus، داده های دریافتی که شامل پکت های NMEA است؛ تحلیل شده و به شکل طول، عرض، ارتفاع، سرعت و…. در خروجی نمایش داده می شود. پیشتر در آموزشی به تحلیل و بررسی این کتابخانه پرداختیم. با کلیک بر روی این لینک می توانید آموزش را مطالعه نمایید.

دریافت پکت NMEA ماژول جی پی اس Neo8MN - دیجی اسپارک

 

در طرف دیگر این پروژه، ماژول سیم کارت وظیفه کنترل تماس و ارسال پیامک را بر عهده دارد.  قسمت بعدی را به بررسی این ماژول اختصاص می دهیم.

 


ماژول سیم کارت در پروژه ردیاب با Neo8MN


در قسمت پیشین به بررسی ماژول GPS مدل NEO8MN و ارتباط آن با آردوینو پرداختیم. در این قسمت قصد به بررسی ماژول سیم کارت داریم. ماژول سیم کارت SIM800L، آنطور که پیشتر هم بیان شد، دارای قابلیت اتصال به شبکه موبایلی کشور است. این ماژول می تواند همانند یک تلفن همراه به برقراری تماس صوتی دو طرفه، ارسال و دریافت پیامک، اتصال به اینترنت و… بپردازد. این ماژول دارای رابط سریال UART است. به کمک این رابط، فرامین تماس، پیامک و… از کاربر دریافت و سپس اجرا می گردد. این ماژول همانند ماژول های مخابراتی سیم کارتی دیگر، دارای دستورات از پیش تعریف شده ای به نام فرامین AT است. به کمک این فرامین که با عبارت AT شروع می شوند، می توانیم به ماژول فرمان اجرای عملیات مورد نظر را ارسال نمایید. ماژول مخابراتی سیم کارت نیز برای ارتباط با آردوینو، از رابط سریال استفاده می نماید. در اینجا ما جهت دریافت دقیق داده از ماژول سیم کارت، رابط سریال سخت افزاری(پایه های ۰ و ۱) را انتخاب می کنیم.

ماژول سیم کارت در سیستم ردیاب GPS - دیجی اسپارک

 

به کمک رابط سریال UART آردوینو، دستورات مربوط به ارسال پیامک به SIM000L ارسال می گردد. در طرف دیگر، برای تشخیص تماس تلفنی نیز، آردوینو از همین رابط بهره می برد. آنطور که در سلسله آموزش راه اندازی و کار با این ماژول بیان شده، ماژول سیم کارت هنگامی که با آن تماس گرفته می شود، عبارت RING را در سریال ارسال می کند. جهت اطلاعات بیشتر، سلسله آموزش راه اندازی و کار با ماژول سیم کارت SIM800L را با کلیک بر روی این لینک می توانید مطالعه نمایید.

برد آردوینو UNO در ساخت ردیاب با Neo8MN - دیجی اسپارک

 


نصب کتابخانه TinyGPSPlus


جهت راه اندازی و کار با ماژول های GPS، کتابخانه Tiny Gps++ توسعه یافته که راه اندازی و دریافت داده از ماژول را بسیار ساده می نماید. پیشتر در آموزشی به طور کامل به تحلیل و بررسی این کتابخانه پرداختیم. با کلیک بر روی این لینک می توانید این آموزش را مطالعه کنید. اولین قدم در استفاده از یک کتابخانه، نصب آن است. برای نصب یک کتابخانه در آردوینو، می توان به صورت دستی و خودکار(از مخازن آردوینو) اقدام نمود. ما در اینجا از روش خودکار و با استفاده از نرم افزار آردوینو، به نصب کتابخانه ++TnyGps می پردازیم. برای این مورد، ابتدا در محیط نرم افزار آردوینو، بر روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries مطابق فلش های تصویر کلیک کنید.

نصب کتابخانه TinyGps++ - دیجی اسپارک

 

پس از کلیک بر روی گزینه Manage Libraries، با تصویر زیر رو به رو می شوید. این منو کتابخانه های در دسترس را به شما نمایش می دهد.

نصب کتابخانه TinyGps++ پروژه دیتالاگر - دیجی اسپارک

 

در تصویر فوق کادر جستجوی کتابخانه ها با فلش قرمز رنگ مشخص شده است. در این کادر عبارت ++TnyGps را تایپ کنید. در مرحله بعدی، با تصویر زیر رو به رو خواهید شد. با کلیک بر روی گزینه install این کتابخانه را می توانید نصب کنید.

نصب کتابخانه TinyGPSPlus در آردوینو - دیجی اسپارک

 


شماتیک و اتصالات پروژه ردیاب


پس از بررسی نصب کتابخانه، نوبت به شماتیک و اتصالات پروژه ردیاب با Neo8MN می رسد. ابتدا به تصویر زیر که فرم کلی اتصالات را نمایش می دهد؛ دقت کنید.

شماتیک و اتصالات پروژه ردیاب با GPS - دیجی اسپارک

سپس در ادامه، اتصالات را مطابق آنچه که در ادامه می آید، دنبال و سپس اجرا کنید.

 


اتصالات ماژول SIM800L


  • اتصال پایه VCC ماژول SIM800L به خروجی مثبت ماژول کاهنده ولتاژ با ولتاژ ۴٫۲ ولت
  • اتصال پایه GND ماژول SIM800L به خروجی منفی ماژول کاهنده ولتاژ
  • اتصال پایه TX ماژول SIM800L به پایه RX(0) برد آردوینو
  • اتصال پایه (۱)TX آردوینو با دو مقاومت به صورت تقسیم مقاومتی به RX آردوینو(هر مقاومت یک کیلو اهم)
  • اتصال پایه GND ماژول SIM800L(خروجی کاهنده) به پایه GND برد آردوینو

توجه۱: در ورودی ماژول کاهنده ولتاژ، تغذیه آداپتور ۱۲ ولت ۵ آمپر قرار گرفته است. 

توجه۲: پیش از اتصال خروجی ماژول کاهنده به ماژول SIM800L، ابتدا ولتاژ را به ۴٫۲ ولت که مناسب مازول SIM800L است برسانید و سپس خروجی کاهنده را به VCC ماژول سیم کارت متصل کنید.

 


اتصالات ماژول GPS مدل NEO8MN


  • اتصال پایه VCC ماژول GPS به پایه ۵ ولت آردوینو
  • اتصال پایه GND ماژول GPS به پایه GND آردوینو
  • اتصال پایه TX ماژول GPS به پایه ۸ آردوینو
  • اتصال پایه RX ماژول GPS به پایه ۹ آردوینو

 


کدهای پروژه ردیاب با ماژول NEO8MN


 پس از آشنایی با روال شماتیک و اتصالات، این قسمت را به کدهای پروژه اختصاص می دهیم. توجه داشته باشید که هنگام آپلود برنامه روی آردوینو، کابل متصل به پایه RX آردوینو را جدا کرده و سپس برنامه را آپلود کنید. پس از آپلود، مجددا کابل را متصل نمایید.

 

جهت دسترسی به این بخش، اشتراک اسپارکر پلاس تهیه کنید.

 


 اجرای پروژه ردیاب با Neo8MN


پس از آپلود کدها، نوبت به اجرای پروژه می رسد. جهت اجرای پروژه، به موارد زیر توجه نمایید.

۱-پس از آپلود کد، کمی منتظر باشید تا ماژول SIM800L به شبکه متصل شود. در صورت اتصال به شبکه، چراغ چشمک زن هر سه ثانیه یکبار چشمک خواهد زد.

۲-جهت اتصال ماژول NEO8MN به ماهواره، می بایست صبر کنید. ماژول های GPS بلافاصله بعد از تغذیه به ماهواره متصل نخواهند شد. برای کیفیت بهتر، از آنتن سیم دار اکتیو استفاده کنید.

۳-کابل های اتصال را حتما کنترل کنید.در صورت محکم نبودن اتصالات، پروژه به درستی اجرا نخواهد شد.

پس از طی این مراحل، با سیم کارت درون ماژول تماس بگیرید. پس از برقراری تماس، ردیاب تماس را کرده و پس از چند لحظه پیامکی حاوی لینک موقعیت ارسال می کند.

 

در سمت تلفن همراه با کلیک بر روی پیامک ارسال شده که حاوی لینک است، می توانیم موقعیت ارسالی را بر روی گوگل مپ، مشاهده نماییم.

 


لوازم مورد نیاز


 

  1. مقاومت یک کیلو اهمی
  2. ماژول GPS مدل NEO8MN
  3. آنتن اکتیو سیم دار
  4. برد آردوینو UNO
  5. ماژول SIM00L
  6. ماژول کاهنده ولتاژ با ورودی ۴ الی ۶۰ LM2596HVS
  7. آداپتور ۱۲ ولت ۵ آمپر
  8. فیش مادگی آداپتور

 


جمع بندی


در سلسه آموزش های ماژول GPS مدل NEO8MN، قسمت سوم را به اجرای یک پروژه عملی کاربردی اختصاص دادیم. از آنجاییکه مهم ترین کاربرد ماژول های GPS در تعیین موقعیت است، این آموزش را به طراحی و پیاده سازی یک ردیاب اختصاص دادیم. در این آموزش به کمک ماژول NEO8MN داده ها را از ماهواره دریافت می کنیم. سپس در صورت درخواستن کاربر، موقعیت در قالب یک لینک گوگل مپ به کاربر پیامک می گردد. در این پروژه از برد آردوینو UNO به عنوان هسته مرکزی پردازش استفاده کرده ایم. این برد با دریافت داده از GPS، درخواست کاربر از طریق ماژول سیم کارت را مدیریت و اجرا می نماید.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

 

درباره نویسنده

معین صابری

کارشناسی ارشد رشته معماری سیستم های کامپیوتری

مالي که ز تو کس نستاند، علم است
حرزي که تو را به حق رساند، علم است
جز علم طلب مکن تو اندر عالم
چيزي که تو را ز غم رهاند، علم است
(شیخ بهایی)

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه